ALLGEMEINE CHEMIE - GRUNDLAGEN Ziel der Vorlesung: Vermittlung der allgemeinen chemischen Grundlagen und Aspekte, die für alle Bereiche der Chemie notwendig sind; Modellvorstellungen Inhaltsübersicht: Atombau Periodensystem Chemische Bindungsarten, Wechselwirkungen zwischen Atomen und Molekülen Aufbau fester Materie, Ionengitter, Metallgitter, Kovalente Gitter Flüssigkeiten, Gase, Gläser 5
Naturwissenschaften: Frage nach dem Wesen, dem Aufbau und den Eigenschaften von Materie. Können Eigenschaften von Materie/Substanzen aufgrund des internen Aufbaus erklärt und verstanden werden und ausgehend von diesem Verständnis sinnvoll genutzt werden (z.b. zum gezielten Herstellen von Substanzen mit spezifischen Eigenschaften)? Grundlage jeden naturwissenschaftlichen Arbeitens ist das reproduzierbare Arbeiten (Beobachten, Messen) (Experiment) an a) natürlich ablaufenden Vorgängen b) künstlich/planmäßig hervorgerufenen Vorgängen Geschichtlich bedingte Unterteilung der Naturwissenschaften in Teildisziplinen: Physik Chemie Biologie... i Chemie: Lehre von Stoffen und Stoffänderungen Physik: Lehre von Stoffzuständen (Eigenschaften) und Zustandsänderungen 6
Verflechtung von naturwissenschaftlichen Gebieten: Physik Geologie Mineralogie Pharmazie Biologie Medizin Klassische Unterteilung der Chemie: (Französischer Chemiker Lémery 1675) Mineralreich (Wasser, Luft, Metalle, Steine, Erze) unbelebte Natur Pflanzenreich (Zucker, Stärke, Öle, Pflanzenfarbstoffe ) Tierreich (Eiweißstoffe, Fette ) Berzelius vis vitalis Anorganische Chemie Organische Chemie 7
Ein wichtiger Schritt in der Entwicklung der modernen Chemie: Wöhler sche Harnstoffsynthese (1828) 8
Heutzutage existieren viele grenzübergreifende Spezialgebiete: Geochemie Biochemie Physiologische Chemie Analytische Chemie Technische Chemie Theoretische Chemie Wasserchemie Pharmazeutische Chemie Baustoffchemie Makromolekulare Chemie Bioanorganische Chemie Biophysikalische Chemie Lebensmittelchemie Abgrenzungen sind generell schwierig, da zwischen den Bereichen fließende Grenzen bestehen 9
Gegenstand der Chemie stellt die Materie allgemein dar, d.h. auf der Erde und im Weltraum Materieverteilung und Aggregatzustand der Materie: Im Weltall: Auf der Erde: 99,8 % im Plasma-Zustand Lithosphäre - fest 0,2 % fest, flüssig, gasförmig Hydrosphäre - flüssig Atmosphäre Biosphäre - gasförmig - lebend 10
Anorganische Chemie Die anorganische Chemie beschäftigt sich mit den Verbindungen fast aller bekannten Elemente außer denen des Kohlenstoffs. Hauptgruppen des Periodensystems Nebengruppen des Periodensystems Historisch wichtig und der anorganischen Chemie zugerechnet: Chemie in wässriger Lösung ( 1. Praktikum) Organische Chemie Die organische Chemie beschäftigt sich mit den Verbindungen des Kohlenstoffs. Verbindungen mit mindestens einer C-H-Bindung Sehr große Vielfalt unterschiedlicher Verbindungen!! 11
Ein paar wichtige Begriffe Einteilung der Stoffe nach Hauptuntersuchungsmethoden: Analyse (Zerlegung der Stoffe) Synthese (Aufbau von Stoffen) System: Teilbereich des Universums; nur kontrollierter Austausch mit der Umgebung Heterogene Systeme: Stoffe mit mindestens 2 Phasen Homogene Systeme: Es liegt nur eine Phase vor. Phase: Bereich von Materie in einem einheitlichen Aggregatzustand (fest, flüssig, gasförmig), innerhalb dessen keine abrupte Änderung einer physikalischen Größe auftritt. Der reine Stoff: Systeme oder Phasen, die aus einem Element oder einer Verbindung bestehen. Elemente z.b. Sauerstoff, Kupfer, Iod, Verbindungen z.b. Kupferoxid, Sand, Glas, Kochsalz, 12